100萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

100萬(wàn)噸/年甲醇的市場(chǎng)分析與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)一、市場(chǎng)分析與其他人的合成工序不同，我首先將市場(chǎng)分析放在首位。這也是突出了市場(chǎng)分析對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模確實(shí)定的重要作用，準(zhǔn)時(shí)捕獲市場(chǎng)的準(zhǔn)確動(dòng)態(tài)與拒絕定了現(xiàn)代企業(yè)的生死存亡。能夠從以往的公司興衰歷史中總結(jié)出閱歷與教訓(xùn)，在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)如此劇烈的時(shí)代顯得更〔表1-1〕的產(chǎn)能與表觀消費(fèi)量的差距就會(huì)看出：表1-1 2023～2023年國(guó)內(nèi)供需平衡狀況及2023年推測(cè)單位：萬(wàn)t年份20232023202320232023產(chǎn)能1344.41639.42259.42584.03000產(chǎn)量874.71076.41126.31133.01300開工率，%65.165.749.843.8543.33進(jìn)口量112.784.6143.4528.8500出口量1956.336.71.40表觀消費(fèi)量968.41104.712331660.41800樂(lè)觀拓展下游產(chǎn)業(yè)鏈，如醇醚燃料和煤基烯烴都是將來(lái)的主要進(jìn)展方向，而且符合國(guó)家能源安全戰(zhàn)略，這是企業(yè)得到良好進(jìn)展必需具備的戰(zhàn)略性意識(shí)?！脖容^表1-2和1-進(jìn)展的中心，已漸漸成為甲醇的最大消費(fèi)國(guó)，每年的凈進(jìn)口量都在增加，這對(duì)于國(guó)內(nèi)的企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑有了外在投資環(huán)境的先天優(yōu)勢(shì)。資料顯示，目前國(guó)內(nèi)的甲醇年消耗量?jī)H為2200萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)甲醇企業(yè)目前開工率為64%，局部企業(yè)迫于出貨壓力，紛紛調(diào)低裝置負(fù)荷。我國(guó)甲醇產(chǎn)能過(guò)剩嚴(yán)峻且短期難以有所轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象亟待引起關(guān)注。與此同時(shí)，進(jìn)口甲醇優(yōu)勢(shì)明顯沖擊國(guó)內(nèi)行業(yè)，中東地區(qū)自然氣資源豐富，所以他們主要用自然氣為原料生產(chǎn)甲醇，本錢低而且質(zhì)量較好；國(guó)內(nèi)的甲醇企業(yè)大多承受煤炭作為原料，與進(jìn)口甲醇相比存在價(jià)格上的先天缺乏，從而當(dāng)甲醇價(jià)格下2023年，除少數(shù)企業(yè)盈利外，80%以上甲醇企業(yè)虧損或持平，甚至現(xiàn)盈利。自2023年起國(guó)家發(fā)改委公布《自然氣利用政策》指出，建或擴(kuò)建以自然氣為原料生產(chǎn)甲醇及甲醇生產(chǎn)下游裝置，以自然氣代煤制甲醇工程被列為制止類，這將進(jìn)一步增加煤制甲醇的本錢，并減弱國(guó)內(nèi)甲醇行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。以上是在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下的國(guó)內(nèi)甲醇行業(yè)的大致行情，可以說(shuō)外部政策是良好的，需要考慮的是如何在國(guó)際貿(mào)易中提升自身競(jìng)爭(zhēng)力以及如何向下游產(chǎn)品鏈進(jìn)展延長(zhǎng)。進(jìn)展醇醚燃料有利于緩解我國(guó)石油供需沖突，是近期替代能源工作的重點(diǎn)。假設(shè)甲醇汽油標(biāo)準(zhǔn)能夠在2023年制定完畢，而且國(guó)家允許甲醇汽車上市，同時(shí)加油站等配套系統(tǒng)2023M85—M1001320〔300。二甲醚具有無(wú)污染、燃燒熱值高等優(yōu)點(diǎn)，不但可以用作民用燃料，還能夠作為柴油替93萬(wàn)噸/〔全部是外購(gòu)甲醇生產(chǎn)二甲醚。由于二甲醚生產(chǎn)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化程度較高，估量“十一五”期間進(jìn)展空間較大。繼上海市二甲醚公交車投入試運(yùn)行之后，北京、武漢等地也有意引進(jìn)二甲醚公交車進(jìn)展試運(yùn)行。依據(jù)醇14個(gè)，產(chǎn)能合計(jì)419/年。其中9032970202393購(gòu)甲醇的二甲醚產(chǎn)能總計(jì)為323萬(wàn)噸/年；假設(shè)能夠全部建成，則外購(gòu)甲醇的二甲醚產(chǎn)能將422/年。估量到“十一五”末期，生產(chǎn)二甲醚將需要市場(chǎng)選購(gòu)甲醇480—600噸。作為燃料添加劑的MTB，由于市場(chǎng)需求比較穩(wěn)定不會(huì)有大幅度的增長(zhǎng)。目前國(guó)際油價(jià)仍處于高位運(yùn)行，相對(duì)于石油法烯烴而言，煤制烯烴具有肯定的本錢優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，煤制烯烴也符合我國(guó)“少油富煤”的能源形勢(shì)。估量“十一五”期間甲醇制烯烴將會(huì)有肯定的進(jìn)展空間。目前，我國(guó)共有個(gè)6甲醇制烯烴在建和擬建工程，烯烴產(chǎn)能合計(jì)為325/年，共計(jì)消耗甲醇996萬(wàn)噸/年。但是由于這些甲醇制烯烴工程自身都配套有甲醇生產(chǎn)裝置，所以不會(huì)外購(gòu)甲醇，對(duì)我國(guó)的甲醇市場(chǎng)需求不會(huì)產(chǎn)生影響，但會(huì)對(duì)甲醇的市場(chǎng)供給帶來(lái)肯定的沖擊。1-22023〔單位：萬(wàn)噸/年，萬(wàn)噸〕地區(qū)力量產(chǎn)量進(jìn)口出口實(shí)際消費(fèi)非洲178.31475.313220.3亞洲1100.6705698102.81301.8中東歐496.6348.559.1186.2221.8中東867.5783.539.5616.8206.23地區(qū)力量產(chǎn)量進(jìn)口出口實(shí)際消費(fèi)北美394.2253.1689.282.7859.6大洋洲62.338.56.233.311.4中南美1108.5932.428.2830.6130西歐360279.1621.8196.6698.8合計(jì)45683487.12147.321813450表1-3 2023年世界甲醇供求平衡狀況單位：萬(wàn)t/a地區(qū)力量產(chǎn)量進(jìn)口出口消費(fèi)量北美洲1198563828695中南美125080941744106西歐326209819316712中東歐56743580191324非洲186163614722中東1278113338821350亞洲306512758161511940大洋洲695324213合計(jì)68594162244024404162二、產(chǎn)品甲醇分析甲醇的性質(zhì)2-1甲醇物理和化學(xué)性質(zhì)2熔點(diǎn)〔℃〕-93.93沸點(diǎn)〔℃〕654閃點(diǎn)〔開杯℃〕165蒸氣壓〔20，kPa〕12.2656自燃點(diǎn)〔℃〕4737粘度〔20，mPa.S〕0.59458爆炸極限〔體積%〕6.0～36.5序號(hào)1理化性質(zhì)相對(duì)密度〔序號(hào)1理化性質(zhì)相對(duì)密度〔D4 〕20指標(biāo)0.7914甲醇的應(yīng)用市場(chǎng)目前國(guó)內(nèi)甲醇主要用作根本化工原料及溶劑。甲醇是合成氣加工的起點(diǎn)，是進(jìn)一步開發(fā)下游產(chǎn)品的原料，它可以通過(guò)氧化脫氫、氧化羰基化、復(fù)原碳基化和其它化學(xué)反響過(guò)程來(lái)生產(chǎn)甲醛、醋酸、乙醇、甲醇蛋白、甲基叔丁基醚〔MTBE〕、甲烷氯化物、甲胺、甲酸、對(duì)苯二甲酸、二甲酯、二甲醚、甲基丙烯酸甲酯、合成橡膠等。甲醇也用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、軍工炸藥等。甲醇更是優(yōu)良的能源與車船用清潔燃料，可直接用于汽車燃料與電廠發(fā)電，或用5A分子篩轉(zhuǎn)化為汽油，也可與汽油、柴油混合作為車用燃料。我國(guó)還進(jìn)展了燃料甲醇與醇醚燃料，可作軍用或民用。近年國(guó)際上和我國(guó)都已開發(fā)出MTO技術(shù)，即以甲醇為原料制取烯烴〔乙烯、丙烯和C4〕技術(shù)，現(xiàn)正在樂(lè)觀進(jìn)展工業(yè)化試驗(yàn)。此外，甲醇制乙二醇、乙醛、甲苯、二甲苯以及很有期望的將來(lái)高科技產(chǎn)品燃料電池等都在快速進(jìn)展中?？傊?，甲醇用途格外廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中幾乎找不到另外一種有機(jī)產(chǎn)品有甲醇如此寬闊的應(yīng)用范圍。而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)展與進(jìn)步，甲醇的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)大，已突破了其傳統(tǒng)的應(yīng)用范圍，將來(lái)的潛在開發(fā)前景格外迷人。消費(fèi)領(lǐng)域消耗甲醇量〔萬(wàn)噸〕所占比例〔%〕表2-2 2023消費(fèi)領(lǐng)域消耗甲醇量〔萬(wàn)噸〕所占比例〔%〕5消費(fèi)領(lǐng)域消耗甲醇量〔萬(wàn)噸〕所占比例〔%〕甲醛1147.133.2MTBE645.718.7醋酸345.210.0甲基丙烯酸甲酯932.7甲烷氯化物1484.3甲胺1043.0DMT351.0其它93227.0合計(jì)3450100.0下游產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)政策導(dǎo)向甲醇燃料我國(guó)從“六五”期間就開頭甲醇汽車的爭(zhēng)論，2023年72日國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化治理委員20237號(hào)〔147號(hào)〕國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)公告，《車用甲醇汽油〔M85〕》于2023518日獲批，121日正式實(shí)施。《車用甲醇汽油〔M85〕》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公布，是甲醇汽油進(jìn)入市場(chǎng)的準(zhǔn)入制度，使甲醇汽油有了合法身份，但M85的使用需要更改汽車零部件構(gòu)造，因此目前實(shí)際上還不能大規(guī)模使用，而不必轉(zhuǎn)變汽車構(gòu)造的M15并沒(méi)有批，因此可看出政府在甲醇燃料的使用推廣上仍持保存態(tài)度，要在大范圍推廣甲醇汽油還需要政府相關(guān)政策扶持。二甲醚2023年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布了《城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌选沸袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)〔202311日開頭實(shí)施〕2023年4月13日國(guó)家發(fā)改委公布2023年8月21日原建設(shè)部公布的《城鎮(zhèn)燃?xì)庥脩舳酌褬?biāo)準(zhǔn)》，但這只是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有明確產(chǎn)品名稱和針對(duì)液化氣摻燒二甲醚的標(biāo)準(zhǔn)。目前，城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌褔?guó)家標(biāo)準(zhǔn)正在制定過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)編制組正在起草的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)命名為“城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌鸦旌蠚狻?，由液化石油氣和二甲醚混合，二甲醚比重小于等?0％，不設(shè)下限。與此同時(shí)，二甲醚在車用領(lǐng)域的應(yīng)用也亟須相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)標(biāo)準(zhǔn)。甲醇制烯烴〔DMTO〕工藝，應(yīng)用在作為國(guó)家進(jìn)展改革委核準(zhǔn)的大型煤化工示范工程的神華包頭煤制2023年9月投產(chǎn)。由于國(guó)內(nèi)外的MTO、MTP技術(shù)存在技術(shù)放大的風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)家發(fā)改委對(duì)甲醇制烯烴工程的審批仍實(shí)行慎重態(tài)度，僅有神華包頭和寧夏煤炭集團(tuán)等幾家開工建設(shè)，且投資門檻很高，建設(shè)規(guī)模在60萬(wàn)噸以上，一般中小企業(yè)難以涉足。20237月，為了加強(qiáng)對(duì)煤化工工程的治理，防止煤化工進(jìn)展過(guò)熱，發(fā)改工業(yè)[2023]1350知》指出“一般不應(yīng)批準(zhǔn)年產(chǎn)規(guī)模在300萬(wàn)噸以下的煤制油、100萬(wàn)噸以下的甲醇和二甲醚、60萬(wàn)噸以下的煤制烯烴工程。”20231月國(guó)家進(jìn)展改革委公布的《煤炭工業(yè)進(jìn)展“十一五”規(guī)劃》中要求“十一五”期間，完成煤炭液化、煤制烯烴的工業(yè)化示范。7其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策2023年8月30日正式公布實(shí)施，明確規(guī)定制止以自然氣為原料生產(chǎn)甲醇。從2023保障能源安全，而并不是大比例地替代石油。存在的問(wèn)題與風(fēng)險(xiǎn)國(guó)外尤其是中東進(jìn)口甲醇對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)的沖擊2023年中東地區(qū)甲醇產(chǎn)能將到達(dá)2023萬(wàn)噸/1400萬(wàn)噸，其中中東市場(chǎng)只能消耗300萬(wàn)～400萬(wàn)噸，其余1000多萬(wàn)噸將全部用于出口，中國(guó)將是其主要出口目標(biāo)市場(chǎng)。推廣汽油摻燒甲醇仍有待時(shí)日協(xié)調(diào)安康進(jìn)展。通脹帶來(lái)甲醇本錢進(jìn)一步上漲貨膨脹預(yù)期的考慮，國(guó)內(nèi)甲醇生產(chǎn)企業(yè)本錢將進(jìn)一步加大。估量到2023年，自然氣制甲醇15%8%左右。表2-3 2023年世界甲醇消費(fèi)構(gòu)造及2023年推測(cè)單位：萬(wàn)t，%消費(fèi)領(lǐng)域

消費(fèi)量

2023年占比

消費(fèi)量

2023年占比甲醛甲醛144034.6141326.519MTBE51612.45199.74醋酸4089.85179.70燃料3257.873313.75甲烷氯化物1794.31542.89二甲醚862.0770013.13MMA1112.671242.33甲胺1212.91402.63溶劑1373.31362.55TAME821.96651.22其他75718.283015.57合計(jì)41621005331100.002.2簡(jiǎn)介現(xiàn)行的工業(yè)化甲醇合成工藝根本上是氣相合成法。從上世紀(jì)60年月至今，除了在反響成存在的一系列問(wèn)題70年月起人們把甲醇合成工藝爭(zhēng)論開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到液相合成法，并且初步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn)。氣相甲醇合成工藝合成方法2-4甲醇合成工藝的比較高壓法 低壓法中壓法操作壓力/MPa30 4～58～15操作溫度/℃合成方法2-4甲醇合成工藝的比較高壓法 低壓法中壓法操作壓力/MPa30 4～58～15操作溫度/℃320～370 200～300230～280催化劑氧化鋅/氧化鉻 銅〔含銅鋅鉻〕三元銅系自然氣/m390750～800電/kW·h0.63 505510～20鍋爐給水/t0.72 0.8～0.91.2～2.5冷卻水/t57 45～55200～250質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.85～99.95% 99.5%～99.9%99.9%ICI低壓甲醇合成流程2 2 4 H、CO、COCHCO/CO比例，然后用離心壓縮機(jī)升壓到5MPa，送入溫度為270℃冷激式反響器，反響后的氣體進(jìn)展冷卻分別2 2 4 11設(shè)備投資加大和壓縮機(jī)的功耗提高。熱穩(wěn)定性和溫度分布是反響器設(shè)計(jì)的兩個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)時(shí)的升溫設(shè)施以及催化劑裝卸的方式。低壓工藝生產(chǎn)的甲醇中含有少量水、二甲醚、乙醚、丙酮、高碳醇等雜質(zhì)，需要蒸餾分別才能得到精甲醇。日本三菱瓦斯公司〔MitsubishiGasChemical，MGC〕ICI類似的MGC低壓合成工藝，使用的也是銅基催化劑，操作溫度和壓力分別為200～280℃與5～15MPa。500℃的蒸汽轉(zhuǎn)化爐，生成的合成氣冷卻后經(jīng)離心壓縮與循環(huán)氣體相混合進(jìn)入反響器。分段冷激雖然可使反響器內(nèi)的催化劑床溫度趨于均勻催化劑，但同時(shí)也降低了反響器單位體積的轉(zhuǎn)化率，造成循環(huán)氣量增加，壓縮功耗加大，反響熱的回收利用效率也降低。Lurgi低壓甲醇合成工藝Lurgi低壓甲醇合成工藝與ICI的最大區(qū)分是，它承受列管式反響器，CuO/ZnO基催化應(yīng)器殼程中沸水的壓力來(lái)調(diào)整，操作溫度和壓力分別為250～260℃和5～6MPa。合成氣由Lurgi工藝可以利用反響熱副產(chǎn)一局部蒸汽，能較好地回收能量，其經(jīng)濟(jì)性和操作牢靠程度要好一些。TEC甲醇合成工藝一般由造氣、凈化、合成〔轉(zhuǎn)化〕及分餾4個(gè)主要局部構(gòu)成。而合成局部來(lái)反響器的設(shè)計(jì)根本上是ICI冷激式和Lurgi列管式，始終沒(méi)有大的突破，直到進(jìn)入上世紀(jì)90TEC〔東芝〕公司才在此方面對(duì)前邁進(jìn)一步。該公司開發(fā)的MRF-Z型反響化劑填裝在反響器內(nèi)零部件的空隙當(dāng)中全都，甲醇生成的濃度和速度可大幅度提高，反響溫度簡(jiǎn)潔掌握，催化劑用量削減器的構(gòu)造緊湊。據(jù)TEC稱，該裝置易于從現(xiàn)在的2500～2800噸/日放大到5000噸/日，并且已在我國(guó)某廠得到承受。但是，此項(xiàng)工藝的反響器內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單，零部件較多行的穩(wěn)定性及發(fā)生故障后檢修的難易程度等，還有待于在使用中考察。13緊湊式轉(zhuǎn)化器的甲醇工藝Kvaemer公司組合BP阿莫科Kvaemer緊湊式轉(zhuǎn)化器與低壓甲醇合成的甲醇工藝于2023年工業(yè)化。BP阿莫科將緊湊式轉(zhuǎn)化器的驗(yàn)證試驗(yàn)裝置建于阿拉斯加，2023年投運(yùn)。應(yīng)用于3000噸/日裝置的甲醇工藝，投資費(fèi)用比常規(guī)蒸汽轉(zhuǎn)化的裝置節(jié)約3000萬(wàn)美元。緊湊式轉(zhuǎn)化器承受模塊化管式反響器設(shè)計(jì)組合在一起。由于有大的內(nèi)部熱循環(huán)，緊湊式轉(zhuǎn)化器的熱效率超過(guò)90％，而常規(guī)裝置為60％～65％。SynetixLCM工藝LCM工藝的目標(biāo)之一是要完全取消蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，工藝用蒸汽用一個(gè)飽和器回路來(lái)回收低等級(jí)熱發(fā)生蒸汽。在LCM甲醇工藝中，飽和器回路的30％～40％熱源來(lái)自甲醇合成系統(tǒng)。因此，LCM工藝的另一個(gè)特點(diǎn)是易于啟動(dòng)和停工。Methanex公司將在西蘭的莫圖努伊建一座材料驗(yàn)證裝置，用全尺寸轉(zhuǎn)化器管進(jìn)展各種材料試驗(yàn)，以用于甲醇生產(chǎn)或自然氣煉油。此裝置于2023年第4季度投產(chǎn)，初期試驗(yàn)打算18個(gè)月內(nèi)完成。2023LCM6500噸/日裝置。催化劑用量可削減50％，可省去原料預(yù)熱器并可削減其他設(shè)備，合成局部的投資可節(jié)約40％。魯奇低壓法與ICI低壓法的工藝流程比照方下：15從上面工藝可以看出魯奇低壓法合成甲醇是承受管束式合成塔.這種合成塔溫度幾乎是恒定的,有效地抑制了副反響的發(fā)生,催化劑壽命延長(zhǎng).但魯奇合成塔的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單,裝卸催化劑不太便利.ICIICI[8]ICI激型合成塔目前在國(guó)內(nèi)甲醇合成設(shè)備中使用還是較為普遍的.ICI合成氣的壓縮ICI4～8Mpa，所以必需將由自然氣制備的合成氣通過(guò)壓縮機(jī)壓縮至操作壓力再輸送至合成塔。反響過(guò)程 甲醇的合成反響是一個(gè)放熱反響，承受ICI法制甲醇的缺乏之處在于反響溫度不好掌握，所以需要通過(guò)參加冷物料來(lái)吸取多余的熱量以便保證合成氣在催化劑起始活性溫度下較快的反響。冷凝過(guò)程 從合成塔出來(lái)的甲醇形態(tài)為氣態(tài)，需將其通過(guò)冷卻器冷凝至液態(tài)才能輸送到分別器進(jìn)展分別。液相法甲醇合成工藝目前在液相甲醇合成方面，承受最多的主要是滴流床和漿態(tài)床。漿態(tài)反響器在甲醇合成中應(yīng)用〔ChemSystem,Inc.〕在1975年提出開發(fā)液相法甲醇合成工藝的概念〔Liquid-PhaseMethanolSynthesis〕，并90年月與美國(guó)空氣與化學(xué)產(chǎn)品公司〔AirProductsandChemicals,Inc.〕一起開發(fā)出訪用液升式漿態(tài)反響器的LPMEOHTM工藝〔液相法甲醇工藝〕。早期在美國(guó)能源部〔DOE〕TexasLaporte工廠做過(guò)小試，與現(xiàn)行的甲醇合成方法相比，催化劑在高熱。由于細(xì)顆粒催化劑的利用率很高，出口氣中甲醇含量可以從傳統(tǒng)的氣固相催化工藝的5%15%。這種反響器可以在很寬的H2/(CO+CO2)比例范圍內(nèi)操作，并且在低的H2/〔CO+CO〕比例下催化活性不會(huì)降低，因而特別適用于用煤造氣的低H/〔CO+CO〕比2 2 2的原料氣。但是這種料漿反響器催化劑的裝填量有肯定的限度，所以操作中空速不能太大。2.2.2.3滴流床反響器在甲醇合成中應(yīng)用17混程度增加。Pass等人在1990年首先用滴流床進(jìn)展合成甲醇的試驗(yàn)，此后關(guān)于這方面的爭(zhēng)論快速增多。將介質(zhì)油與氣體分開，介質(zhì)油作為熱載體重送回反響器，氣體進(jìn)入冷凝器分別出粗甲醇，未反響的氣體與穎合成氣一起加壓進(jìn)展循環(huán)。體以液滴方式自上而下流淌中的物料流淌接近于活塞流且無(wú)返混現(xiàn)象存在點(diǎn)，更適合于低氫碳比的合成氣。Tjandra等人對(duì)滴流床中合成甲醇的傳質(zhì)傳熱進(jìn)展了一系列的爭(zhēng)論，與同體積的漿態(tài)床磨損小，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行將更為牢靠。我國(guó)的甲醇工業(yè)目前承受氣相合成法，原料以煤〔焦炭和重油為主，以自然氣為原料的約占20%左右；主要承受高壓法和低壓法兩種工藝，多數(shù)仍襲用國(guó)外早已淘汰的高壓法，低壓法以四川維尼綸廠、齊魯石化公司兩套引進(jìn)裝置和國(guó)產(chǎn)化的上海焦化總廠裝置為代表。其中川維引進(jìn)ICI技術(shù)，齊魯石化承受Lurgi技術(shù)。C302甲醇合成催化劑各GL104C79-4GL水平，并在國(guó)內(nèi)大型低壓甲醇裝置中應(yīng)用。但缺乏成套技術(shù)和下游產(chǎn)品的開發(fā)，總體水平與國(guó)外相比還有較大的差距。主要表現(xiàn)在：1〕(38～35)×106kJ，比國(guó)外技術(shù)高出50〔國(guó)外29×106kJ／t〕；2〕裝置規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)效益較差。我國(guó)將合成甲醇節(jié)能流程及高效催化劑作為技術(shù)進(jìn)展重點(diǎn)作。中科院成都有機(jī)所于1998年開發(fā)出工藝，首次在無(wú)攪拌釜式反響器中，在低溫低壓條件下合成甲醇和甲酸甲酯，合成氣的單程轉(zhuǎn)化率大于90%，反響選擇性強(qiáng)，并可制得無(wú)化所進(jìn)展了漿態(tài)床一體化低溫合成甲醇的爭(zhēng)論80～180℃下甲醇與合成氣中的CO羰基化生成甲酸甲酯，氫解生成甲醇。合成氣的單程轉(zhuǎn)化率為90%，甲醇的選擇性高達(dá)94%～99%。天津大學(xué)對(duì)三相攪拌釜內(nèi)甲醇合成動(dòng)力學(xué)進(jìn)展了爭(zhēng)論。劑進(jìn)展開發(fā)，努力實(shí)現(xiàn)甲醇生產(chǎn)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化。杭州林達(dá)公司開發(fā)的均溫型甲醇合成工藝，60萬(wàn)噸/20萬(wàn)噸/年甲醇合成反響器及大連大化集團(tuán)30萬(wàn)噸/年甲醇合成塔。華東理工大學(xué)開發(fā)的絕熱-管殼外冷復(fù)合型甲醇合成反響器已在兗州魯南化肥廠10萬(wàn)噸/16家19套低壓合成甲醇裝置中。南化公司爭(zhēng)論院研制的公司研發(fā)的GC型軸徑向甲醇合成塔技術(shù)等都在國(guó)內(nèi)甲醇裝置中的到應(yīng)用位開發(fā)的對(duì)置式四噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)已成功運(yùn)用于大型化工裝置19置供給了條件。建議加大二氧化碳與氫反響生產(chǎn)甲醇技術(shù)的爭(zhēng)論，盡快獲得關(guān)鍵技術(shù)的特破并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。目前，包括日本、中國(guó)、美國(guó)等一些國(guó)家正在爭(zhēng)論二氧化碳與氫反響生產(chǎn)甲醇技術(shù)本三井化學(xué)公司在大阪建設(shè)100噸/年二氧化碳加氫合成甲醇示范裝置。這項(xiàng)技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用并與二氧化碳捕集與儲(chǔ)存技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將徹底轉(zhuǎn)變?nèi)祟惸茉聪M(fèi)構(gòu)造與模式。工藝計(jì)算系統(tǒng)總物料衡算計(jì)算基準(zhǔn)本設(shè)計(jì)的物料衡算中物料流量均以小時(shí)作為單位時(shí)間物料總衡算假設(shè)本設(shè)計(jì)中甲醇的年生產(chǎn)力量為工作時(shí)間定為8000小時(shí)，產(chǎn)品甲醇的純度為99.5%以此為依據(jù)進(jìn)展下面計(jì)算由設(shè)計(jì)題目給出的產(chǎn)品甲醇量推知CO使用的量由合成氣制備的甲醇量為n1kmol/h,它包括兩局部：第一局部是產(chǎn)品中所含甲醇，nkmol/h；其次局部是工藝過(guò)程中損失掉的甲醇，設(shè)為nkmol/h.2 3由合成塔出來(lái)的甲醇n1

n n2 3甲醇的損失量的計(jì)算在整個(gè)工藝過(guò)程中甲醇的損失主要來(lái)源于兩方面：一方面是精餾塔的塔釜?dú)堃海涣硪环矫媸欠謩e器中排放的弛放氣精餾系統(tǒng)的塔釜?dú)堃褐屑状己繛閃xW

kmol/h：設(shè)進(jìn)入精餾系統(tǒng)的粗甲醇的量為Fkmol/h，甲醇含量為x 〔摩爾分?jǐn)?shù)，餾出液fDkmol/hx

〔同上〕Wkmol/hx

〔同上〕.D , W由精餾系統(tǒng)總物料衡算知：FDWFxf

DxD

WxW第一步：將產(chǎn)品中甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算為摩爾分?jǐn)?shù)xD

[11]99.53299.599.53299.5320.518其次步：將產(chǎn)品質(zhì)量單位萬(wàn)噸/年換算為物料流量單位kmol/h計(jì)算產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量:M = 99.1%32199.1%18=31.91kg/kmol1.0109D31.918000

3917.27kmol/h則n Dx 3917.27×0.991=3882.01kmol/h2 Df為85.0[1221甲醇的含量xW為0.5%〔摩爾分?jǐn)?shù)〕將數(shù)據(jù)代入上面方程組計(jì)算得Fxf

=3885.28kmol/h WxW

=3.268kmol/h分別器中甲醇的損耗查文獻(xiàn)知，分別器的分別效率為95%~99.99%[13]99.5%3885.28/0.995=3904.80kmol/h3904.80-3885.28=19.52kmol/h由以上計(jì)算知甲醇的損失量共為n=3.268+19.52=22.788kmol/h3則從反響器中出來(lái)的甲醇總量為：3917.27×0.991+22.788=3904.80kmol/h2.1.3合成氣組分流量確定通過(guò)合成氣制甲醇的化學(xué)反響方程式推算合成氣的用量CO+2H2→CH3OH………………(1)CO2+3H2→CH3OH+H2O 該反響中氫氣過(guò)量，所以此時(shí)應(yīng)以CO,CO2為關(guān)鍵組分進(jìn)展計(jì)算，設(shè)反響總共需要合成氣的量為nkmol/h.又由文獻(xiàn)查得：CO85%~90%[14]，則取CO的290%CO70%.合成氣中CO0.1246，CO的體220.0906[15].由反響方程式知：n×0.90×0.1246+n×0.60×0.0906=3904.80計(jì)算得: n=23452.26kmol/h所以合成氣的量為：23